por Shawn Hickey, CCS., GSC., FTCA

La primera pregunta que siempre escuchamos es: “¿Se pueden construir paneles de tilt-up en el inverno?”  Respuesta: “¡Por supuesto que podemos!” 

ACI 306R-16 (Guía para la colocación de concreto en climas fríos) declara: “Las condiciones para la colocación de concreto en clima frío existen cuando la temperatura del aire ha disminuido, o se espera que disminuya a menos de, 40 °F (4 °C) durante el periodo de protección”. 

Esta categorización de la temperatura del aire incluiría un área enorme 

en Estados Unidos y 99% de Canadá. Equipados con esta norma, nosotros los contratistas nos volvemos creativos con nuestras maneras y métodos durante las colocaciones de concreto en clima frío. Lo siguiente describe nuestra experiencia con el concreto colado en el lugar y los beneficios de aprovechar la nueva tecnología inalámbrica del monitoreo de concreto. 

Primero, vamos a explorar los problemas más populares asociados con el trabajo de colocar concreto de tilt-up en el invierno:

• uperficie de colado congelada
• Bombeo del concreto
• Menos tiempo con luz solar
• Problemas del acabado
• Curado en condiciones de frío 
• Mediciones de la temperatura del concreto

La familiaridad con estos problemas viene de la experiencia y no de los libros de texto. Abordar cada problema se lleva a cabo a través de la investigación, el avance de las técnicas, materiales, herramientas y equipos. “Experience” (experiencia) y “expensive” (costoso) son dos palabras que, en inglés, se diferencian por solo unas cuantas letras. Entre más experiencia tengan los contratistas con la construcción en invierno, más han gastado intentando perfeccionar estas colocaciones de concreto desafiantes.  

Estas son algunas soluciones simples a estos problemas conocidos: 

• Superficie de colado congelada: Coloque tubos de calentamiento en el suelo en o sobre la losa de colado y cúbrala con lonas aisladas durante la noche antes de la colocación, estas son muy baratas de instalar. Los calentadores de suelo se están volviendo artículos de renta populares en la mayoría de los mercados. 

• Bombeo del concreto: El concreto líquido llega caliente debido al calor exotérmico de la hidratación que proviene de la reacción química entre el cemento y el agua. La temperatura del concreto líquido puede aumentarse usando aditivos o agregando agua tibia en lotes al concreto. Hable con su proveedor de la mezcla lista para usar acerca de las opciones que tienen disponibles y son recomendadas para sus planes y las condiciones climatológicas.  

• Menos tiempo con luz solar: La iluminación complementaria en el sitio de la obra (torres, reflectores, etc.) está fácilmente disponible. 

• Problemas del acabado: Los aditivos, colocación de lonas, carpas y el calentamiento de la losa de colado acelerarán el marco de tiempo del acabado.

• Curado: Las mantas de aislamiento, sistemas de calentamiento y los aditivos con calor de la hidratación ayudarán a evitar que el concreto se congele. 

• Mediciones de la temperatura del concreto: Aquí es donde realmente comienza este artículo. 

Hemos tenido éxito en colocar y acabar paneles de concreto de tilt-up en el invierno durante 26 años en temperaturas que hacen que la mayoría de los osos polares se queden en sus cuevas. En Ottawa, Canadá, a menudo recibimos grandes cantidades de nieve y temperaturas ambiente bajas de hasta -40 grados Fahrenheit (-40 grados Celsius) de sensación térmica. Este es el ambiente en el que debemos trabajar.

Cuando estamos colando en un sitio abierto (sin carpas o sin cubrir), siempre cubrimos nuestros paneles con lonas aisladas después de la colocación. Dependiendo del pronóstico del tiempo, esto puede incluir una segunda capa de lona o colocar líneas de calentamiento (tubos desde una caldera móvil) entre las capas de lonas. Un problema para nosotros es la temperatura del concreto curado. Si la mezcla de concreto que hemos colocado contiene aditivos de invierno (que aumentará el calor) junto con dos capas de lonas aisladas alternadas con un elemento de calentamiento, podemos terminar cociendo los paneles. Este proceso generará un calor excesivo y ocasionará un agrietamiento de retracción desagradable. Con tantas variables en juego (la temperatura de la superficie de colado, la temperatura de la colocación de concreto, la temperatura del aire ambiente durante y después de la colocación, la humedad, aditivos y la temperatura de la varilla de refuerzo) el contratista debe desarrollar un plan de colocación adecuado para enfrentar estos retos. 

Además de estas inquietudes están las historias en su mayor parte desconocidas detrás del choque térmico del concreto. El choque térmico ocurre cuando el concreto se introduce rápidamente a una temperatura opuesta. Cuando estamos curando nuestros paneles y están cálidos y cómodos debajo de estas lonas aisladas, retirar repentinamente esta capa de aislamiento expone instantáneamente los paneles al aire ambiente, que puede introducir una delta de 105 grados Fahrenheit (40 grados Celsius). A nadie le gustan los baños de hielo y tampoco a nuestro concreto curado.

Además, si dejamos los paneles curados expuestos por demasiado tiempo, la película de agua que usualmente está atrapada entre el panel de concreto y la cama de colado (la película pálida del desmoldante), podría congelarse, lo que pudiera crear una adhesión leve dependiendo de las condiciones de la superficie. 

¡Esta es nuestra experiencia más reciente! 

En nuestro proyecto reciente, un edificio de seis pisos del Hyatt Hotel en Ottawa, contratamos a Giatec Scientific Inc. para ayudar con el monitoreo de las temperaturas de nuestro concreto. Giatec es un desarrollador de sensores de concreto que está cambiando la manera en que monitoreamos los elementos de concreto. Estos pequeños sensores “SmartRock™” se amarran con tirantes a la varilla de refuerzo antes de la colocación del concreto con una terminal corta que actúa como un termopar. La unidad entera queda completamente incrustada en el concreto, así que no hay necesidad de cuidar cables o registradores de datos. Cualquier persona con la aplicación móvil de SmartRock puede escanear el área monitoreada con su teléfono inteligente para obtener las temperaturas del concreto internas en tiempo real. Alternativamente, un SmartHub puede colocarse en el sitio de la obra para el monitoreo remoto de los datos del concreto. Estas lecturas nos permitieron monitorear la temperatura central del concreto a medida que acabamos los paneles, nos dio alertas y notificaciones automatizadas y nos aseguramos de no permitir que el concreto se congelara.  

Otro beneficio de usar un monitor es que la temperatura del concreto puede informarnos la resistencia a la compresión en tiempo real. Esto se logra a través de cilindros de prueba y vigas de flexión para generar una gráfica de madurez con base en la especificación de la norma ASTM C1074. Esta gráfica de madurez a menudo está disponible con el proveedor de la mezcla lista para usar. Estos datos de calibración pueden importarse fácilmente a la aplicación móvil SmartRock. El usuario simplemente escanea el área y obtiene la temperatura del concreto y la gráfica de madurez correlaciona los valores de compresión y flexión. 

Al igual que la mayoría, necesitamos una prueba de que estos sensores SmartRock™ funcionan con cierto grado de exactitud. Contratamos dos laboratorios independientes certificados por CSA para tomar muestras representativas de lotes de concreto (de los cilindros y vigas de flexión). Comparamos los resultados de los sensores de Giatec medidos contra las roturas del concreto del cilindro y la viga. ¡Los resultados fueron los que esperábamos! Estaban dentro de un porcentaje marginal entre ellos.  

Esta es la curva de calibración desarrollada por el laboratorio de prueba independiente. Correlaciona la madurez del concreto (el factor de temperatura-tiempo) con su resistencia a la flexión de la mezcla que se utilizó en nuestro proyecto. 

Para medir la resistencia a la compresión y flexión del concreto en el sitio de la obra, insertamos sensores SmartRock inalámbricos en los paneles. También colocamos sensores SmartRock en los cilindros curados en el campo para verificar la exactitud del método de madurez del concreto. Estos sensores pueden etiquetarse fácilmente en la aplicación móvil y puede asignárseles la curva de calibración de la madurez. El sensor luego mide la temperatura del concreto con el paso del tiempo (es decir, la madurez del concreto) y calcula la resistencia del concreto en tiempo real. Este es un ejemplo de lo que nuestro gerente de proyecto y el superintendente del sitio vieron en la aplicación móvil en el campo. Estos datos nos ayudaron a tomar decisiones informadas sobre el levantamiento de los paneles y evitar demoras que son inherentes a la realización de pruebas de las vigas y cilindros de concreto en el laboratorio. 

¿Qué significa esto?

Los días de cilindros y vigas de flexión de concreto en el campo están contados.

Todos sabemos que los cilindros y vigas de campo no son bien tratados en el campo. Son golpeados, se dejan expuestos a los elementos y generalmente no tienen masa que los proteja de temperaturas extremas. Sin la masa, el clima frío afecta estas muestras de concreto delgadas como nuestros dedos sin guantes. El concreto en masa de los paneles está generando una gran cantidad de calor mientras que el cilindro de plástico está frío y solo adentro de una abertura de ventana. Al usar sensores SmartRock, confirmamos que la temperatura interna de los cilindros y las vigas es menor a la del panel, incluso cuando los dos están cubiertos bajo la misma lona de aislamiento (en un día, por ejemplo, la viga estaba a 38.8 grados Fahrenheit mientras que el panel estaba a 67.2 grados Fahrenheit). Esto obviamente resultó en menor desarrollo de resistencia en el cilindro y viga curados en el campo en comparación con la resistencia real del elemento estructural (por ejemplo, resistencia a la flexión en el día uno: 189 psi en la viga, pero 372 psi en el panel). ¿Reflejan estas muestras descuidadas de concreto en el campo la resistencia real de nuestros paneles en masa de concreto colado en el invierno? Nosotros decimos que “no”, y ahora hay una solución más fácil, exacta y económica disponible para todos.